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控释肥料作为一种新型肥料,优于传统肥料的最大特点就是其养分的释放同作物需求养分的速率基本同步,从而达到最大限度地提高肥料利用率的目的。因此研究出一种准确评价控释肥料的养分释放特性的方法对于研制控释肥料至关重要。上世纪50年代以来,人们就开始致力于控释肥控释性能评价方法的研究。但是,由于控释肥料的制造工艺和释放途径、控释机理的不同,以及养分释放速率和模式均受环境因素影响等多种原因,导致目前国内外尚无统一的控释肥料评价方法。
本文所用的样品是利用现有的科研和试验条件自行研发出三种热塑性树脂包衣控释尿素,其包衣成分一致,成分比例有所不同。在评价控释尿素的养分释放特性时,参考中国和日本的控释氮肥的评价系统。通过对二甲氨基苯甲醛一分光光度法开展控释尿素在水中、土壤中的释放率的实验室分析,同时利用红外线分析方法来分析控释尿素的包膜成分,利用分光光度法、锌还原法分别测定尿素和控释尿素在不同含水量土壤中的NH4+-N和NO3--N的转化量,以便详细地了解包膜材料的控释性能,和土壤中的转化,从而有助于理解和探索控释尿素的控释机理,为今后本课题的评价方法的确定和深入研究提供相关的数据及参考。主要研究内容及结果如下:
⑴控释尿素样品1、样品2和样品3的包膜成分一致,但是从吸收强度结合包膜成分组成进行分析,可以推测:在样品3的膜成分中淀粉和生物可降解树脂所占的比例较大,样品1次之,样品2最小。
⑵样品1、样品2和样品3控释尿素在25℃和40℃水中的养分释放期相差很大,分别为84和42天、42天和21天、42天和21天。对其在25℃水中的释放曲线进行直线方程模拟得到相关系数r分别为0.998、0.971和0.968,此外三种样品均有随温度的升高而释放率加快的特性,可以得知上述三种控释尿素均为“直线(L)型”的温度调节型肥料。
⑶样品1、样品2和样品3在土壤中呈直线型释放,有较好的相关性;且不同土壤质量含水量(40%和75%)对土壤中的氮素释放速率影响显著。实验室测定的样品1土壤中的养分释放时间(110天)与其在大田试验中的养分释放时间(120天)相差不大,说明外界环境因子相对一致时,控释尿素在土壤中的释放速率性能保持稳定。同时,这三种样品在水中与在土中的养分释放时间相差为30天左右。
⑷样品1、样品2和样品3与对照区尿素相比,在相同的含水量土壤中,NH4+-N和NO3--N的转化量均比尿素少,特别是NH4+-N转化量相对较小,这对提高氮肥利用率,减少尿素对环境的污染和保护自然生态均具有重要意义。
⑸本文采用的一套测试方法,简单易行,所使用的仪器和试剂较少,花费较低,适合在我国试验条件较差的单位使用;同时,上述方法还将为今后制定我国控释尿素行业的评价方法和技术标准提供科学依据和借鉴。